同济大学学报(自然科学版)

1915 年创刊

月刊

ISSN 1000-0054

CN 11-2223/N.

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土木工程与建筑学

  • 格构拱结构动力响应评估的改进模态推覆分析法

    曲扬;罗永峰;黄青隆;朱钊辰;

    静力推覆分析方法广泛应用于多高层结构在水平地震作用下的抗震性能评估,但将此方法直接应用于竖向地震作用下结构水平和竖向变形耦合显著的大跨度格构拱结构时,计算精度较差.引入结构静力稳定分析的特征刚度参数,提出了一种改进的模态推覆分析(IMPA)方法,通过第一阶段的模态推覆分析建立基于特征刚度的等效单自由度(ESDOF)体系;将各阶ESDOF的动力时程按振型组合进行第二阶段推覆分析,推导出推覆荷载公式;通过两阶段的推覆分析求解结构整体的动力响应.采用IMPA方法对某大跨度格构拱结构分别在硬土和软土场地若干条竖向地震波激励下的动力响应进行分析,与时程分析方法进行对比,计算结果表明:节点竖向位移和单元最不利应力的变化趋势基本一致,平均误差分别为10.5%和33.2%,计算耗时仅约为时程分析法的25%;随着竖向振型截取阶数的增加,IMPA方法的计算精度也相应提高.

    2019年01期 v.47 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1500K]
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  • 钢管塔环型加肋空间节点抗弯性能分析

    杨子烨;邓洪洲;

    为考察钢管环型加肋空间节点的破坏模式和抗弯性能,进行了静力加载试验和有限元数值分析.研究结果表明,节点具有主管局部屈曲和局部横向塑性变形两种破坏模式,且主管屈曲破坏与主管应力相关,主管横向塑性变形由环板及主管组成的环板-主管模型控制.针对两种破坏模式,利用塑性理论和有限元参数分析及回归分析方法分别提出节点抗弯承载力的建议公式.建议公式与试验数据进行比较,结果表明,建议公式合理有效,可为类似节点设计提供参考.

    2019年01期 v.47 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 2585K]
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  • 钢筋套筒灌浆搭接连接的预制框架柱抗震试验

    余琼;匡轩;方永青;

    为研究竖向钢筋采用新型套筒灌浆搭接连接的预制柱的抗震性能,在已研发的Ⅰ、Ⅲ型套筒灌浆搭接接头的基础上进行了1个现浇柱、2个预制柱的拟静力试验.试验现象如下:现浇柱的初始水平裂缝出现在根部,预制柱由于套筒约束了混凝土的竖向应变,初始水平裂缝出现在套筒顶面;极限状态下现浇柱压碎区段长,预制柱压碎区段短.试验结果表明:预制柱的开裂、屈服荷载略大于现浇柱,极限荷载高于现浇柱;预制柱的开裂、屈服位移与现浇柱相近,极限荷载时位移、极限位移、延性系数大于现浇柱.由于预制柱根部套筒范围内箍筋加密,预制柱的耗能能力略优于现浇柱.Ⅰ、Ⅲ型套筒上下方钢筋应变基本一致,表明Ⅰ、Ⅲ型套筒在预制柱中能够很好的传递钢筋应力.

    2019年01期 v.47 18-28+37页 [查看摘要][在线阅读][下载 1191K]
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  • 高温后钢筋混凝土框架抗震性能试验研究

    陆洲导;魏锴;苏磊;廖杰洪;夏敏;

    为研究高温后混凝土框架的抗震性能,设计了2个强梁弱柱框架和2个强柱弱梁框架,预先对其中2个框架进行明火升温试验,然后对所有试件进行低周往复加载试验.考察了各榀框架的破坏模式、荷载-位移关系、承载力、变形能力、刚度和耗能能力与高温和梁柱尺寸等因素的关系.试验结果表明:受火后混凝土框架的承载力和耗能能力有所降低,强梁弱柱型框架的承载力下降更为明显,且屈服位移增大,极限位移减小;受火后混凝土框架的塑性铰出现顺序改变为柱底—梁端—柱顶,柱端更容易出现塑性铰.常温下强柱弱梁型(破坏形态为梁端先出现塑性铰)框架在火灾后可能转化为"强梁弱柱"型破坏.

    2019年01期 v.47 29-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 2078K]
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  • 人工岛与海岸整治工程下波流动力响应特征

    匡翠萍;江林锋;马悦;邱若峰;

    针对秦皇岛洋河口至戴河口海岸整治工程,采用数值模拟方法研究该区域潮流和波浪对人工岛及海岸整治工程的响应特征,发现人工岛与海岸整治工程共同存在时对潮流的影响并非二者单独作用的线性叠加,而是存在着非线性的关系,而常浪对人工岛和海岸整治工程的响应基本上为对二者单独作用响应的线性叠加.同时建立海岸整治工程时预留潮汐通道有助于保证工程海域的水体交换,减小对周边环境的影响.这些结果对相似海岸动力的海滩整治工程可提供科学参考.

    2019年01期 v.47 38-46页 [查看摘要][在线阅读][下载 3575K]
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交通运输工程

  • 基于Nested Logit的电动汽车分时租赁选择行为分析

    刘向;董德存;王宁;张文剑;

    基于用户出行选择调查问卷的样本数据,应用Nested Logit离散选择模型进行回归分析,探究影响用户出行选择的因素,并计算出各种出行方式的分担率及其敏感度。结果表明:使用成本、站点距离、出行里程、驾龄、用户拥有私家车情况以及年龄等因素对用户是否选择电动汽车分时租赁有显著影响;当前电动汽车分时租赁在出行领域的显示性编好(revealed preference,RP)调查分担率为2.36%,使用成本对其敏感度为8.6%,站点距离对其敏感度为43.7%;陈术性编好(stated preference,SP)调查分担率为3.30%,使用成本对其敏感度为8.9%,站点距离对其敏感度为21.1%。

    2019年01期 v.47 47-55页 [查看摘要][在线阅读][下载 1184K]
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  • 基于旅行时间分析的城轨乘客路径集验证方法

    朱炜;韦锦;洪玲;徐瑞华;

    城市轨道交通乘客出行路径集是否正确,是乘客路径选择估计以及网络客流分布计算的前提和基础.从现有客流分布模型中有效路径选择集问题及OD实际旅行时间聚类特征出发,引入Rodriguez-Laio快速聚类算法,提出基于旅行时间聚类分析的城市轨道交通乘客路径集验证方法.以北京地铁网络为例进行算例分析,结果表明,该方法可以在全网络范围内对路径选择集问题OD作出快速识别及滚动验证,并为以原因分析为导向的现场客流调查与模型修正工作提供重要参考.

    2019年01期 v.47 56-63页 [查看摘要][在线阅读][下载 2479K]
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  • 基于异态检测的有轨电车辅助安全防护技术

    曾小清;熊启鹏;王奕曾;贺俊翔;梁阳;边冬;

    针对现代有轨电车受运营环境影响,在运行过程中具有一定安全隐患,提出毫米波雷达作为有轨电车异态检测优选手段,并设计辅助安全防护功能,在此基础上,建立新型辅助安全防护算法.提出一种基于异态检测的有轨电车辅助安全防护技术,通过前向检测器实时检测前方轨道障碍物信息,并通过坐标匹配获取前方障碍物与轨道限界的相对位置情况,对于侵入轨道限界的障碍物确定其与列车的轨内距离,实时计算列车防护曲线,可以提前200m距离向驾驶员提供避撞预警信息.仿真试验结果验证了该方法的有效性,能够基于检测器数据实时提供列车防护信息.

    2019年01期 v.47 64-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 596K]
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  • 复杂运营条件下重载货车车轮磨耗发展的数值预测

    王璞;王树国;

    建立了复杂运营条件下重载货车车轮磨耗发展的数值预测模型,并编制了计算程序.基于Archard材料磨损理论,在车辆-轨道耦合动力学和轮轨滚动接触分析基础上进行磨耗分布计算;通过多工况仿真并引入权重因子来实现对实际复杂运营条件的模拟;采用自适应步长算法进行车轮型面更新,可有效改善数值模型稳定性和可靠性.基于所建模型对大秦铁路实际运营条件下货车车轮的磨耗发展过程进行预测分析,结果表明:随运行里程增加各车轮磨耗均不断增大,但磨耗发展呈逐渐减缓趋势.各车轮磨耗主要分布在名义滚动圆两侧走行区域,起导向作用的车轮磨耗分布范围更宽.各车轮在靠近轮缘侧的磨耗发展均更快,导向轮对车轮这一特征更为明显.计算结果验证了模型的合理性.

    2019年01期 v.47 71-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1307K]
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环境科学与工程

  • 微絮凝-金属膜净水组合工艺中膜污染机理探析

    李伟英;吴璇;亓万琦;杨峰;丁凯;向嫄;

    采用微絮凝-金属微滤膜组合工艺处理微污染水,借助X射线能谱、电镜扫描等微观表征以及动态膜污染数学模型等方法,对微絮凝-金属膜组合工艺运行方式与膜污染机理进行研究.试验结果表明组合工艺对微污染水的浑浊度、UV254以及CODMn平均去除效率分别为97.6%、80.0%和63.1%.选用0.3μm金属膜滤芯时,采用恒通量过滤模式,膜比通量随着通量的增加逐渐从44.44L·(m2·h·kPa)-1增至58.33L·(m2·h·kPa)-1;采用恒压过滤模式,膜比通量随着压力的增加逐渐从47.91L·(m2·h·kPa)-1降至17.63L·(m2·h·kPa)-1,金属膜在恒通量运行时的膜比通量高于恒压运行,说明恒通量运行时膜阻力增长较为缓慢.通过X射线能谱分析膜表面污染物中含有O、Al和Si等元素,推断膜表面主要污染物是硅酸铝盐;通过电镜扫描与动态膜污染数学模型模拟的结果表明,金属膜膜污染的主要形式为滤饼层污染.

    2019年01期 v.47 79-84页 [查看摘要][在线阅读][下载 1659K]
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  • 基于氮磷废水处理的沸石多孔吸附材料制备

    林海;安梦宇;董颖博;李冰;贺银海;

    以改性沸石粉体为原料,采用添加黏结剂和造孔剂方法制备多孔颗粒沸石,重点研究了黏结剂种类、用量、造孔剂种类和用量,水添加量等对颗粒沸石散失率及吸附氨氮、磷酸盐性能的影响.结果表明:聚乙烯醇(PVA)黏结效果优于水泥和羧甲基纤维素钠(CMC),造孔剂碳酸氢钠相比较活性炭效果更佳.扫描电镜(SEM)结果发现添加碳酸氢钠后,颗粒沸石孔径增大,孔隙结构得到明显改善.在改性沸石粉体中添加1.2%PVA、4%碳酸氢钠、40%水制备所得颗粒型沸石散失率为0,且具有较高氮磷吸附性能,对水中氨氮、磷酸盐的去除率高达88.55%和83.11%.吸附动力学实验表明,多孔颗粒型沸石对氮磷的吸附更加符合拟二级动力学模型.

    2019年01期 v.47 85-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 1256K]
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  • 海绵城市低影响开发设施多目标优化设计

    陶涛;肖涛;王林森;颜合想;

    低影响开发技术设计中,为了能够有效地降低经济成本并使得低影响开发技术的效果最大化,以低影响开发方案的总费用作为经济性判断的目标函数,以年径流总量控制率作为控制目标函数,以低影响开发雨水设施的面积作为约束条件,建立低影响开发设计的多目标优化数学模型,并采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对该多目标数学模型进行求解分析.最后以一个实际区域的低影响开发项目作为案例加以分析,得出总费用和年径流总量控制率的帕累托最优曲线,可为设计决策者提供多套不同的优化方案.不同低影响开发技术的组合方案,更加科学,使决策更加清晰合理.

    2019年01期 v.47 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 177K]
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机械、车辆与能源工程

  • 燃料电池客车动力系统建模与能量管理策略研究

    王哲;谢怡;孙维;臧鹏飞;

    基于ADVISOR进行二次开发,建立了燃料电池客车整车前向仿真模型.基于模糊控制方法制定了能量管理策略;为提升燃料电池耐久性,对模糊控制进行改进,提出改进后的模糊控制能量管理策略.中国典型城市工况下的仿真结果表明,改进后的模糊控制能量管理策略在车辆经济性和燃料电池耐久性方面均优于功率跟随式能量管理策略.

    2019年01期 v.47 97-103+123页 [查看摘要][在线阅读][下载 436K]
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  • 一种质子交换膜燃料电池冷启动分层数值模型

    许澎;许思传;郭鑫;刘鹏程;刘星宇;

    针对质子交换膜燃料电池在低温环境启动时伴随的复杂物理和化学现象,搭建了一种新的燃料电池单电池冷启动数值模型,该模型全面包含了燃料电池低温启动的电化学反应机理、水热传递机理、水相变机理等.研究了催化层聚合物体积分数、孔隙率、质子交换膜厚度三个因素对低温冷启动的影响.最终提出了储水量(WSC)这一预测燃料电池低温冷启动能力的指标.

    2019年01期 v.47 104-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 423K]
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  • 类车体尾迹流动非定常特性

    王冰心;杨志刚;朱晖;

    通过与已发表的数据相比对,对大涡模拟方法的有效性进行验证.采用该数值方法对高雷诺数下25°后倾角Ahmed类车体背部斜面及尾部垂直面处尾迹区的流动进行解算.通过对背部斜面处分离泡、背部斜面侧边"C柱"处卷起的拖曳涡对及尾部垂直面处回流区流场信息的采用及相关频谱特性分析,研究并明确了尾迹区起主导作用的大尺度相干结构及运动的非定常特性.在流动的不同区域,类车体尾迹区流动的非定常特性不尽相同,主要体现为背部斜面分离泡的拍击振动具有绝对不稳定性特征,由KelvinHelmholtz(KH)不稳定性诱发的大尺度相干结构具有对流不稳定性特征;两侧"C柱"拖曳涡对在背部斜面上与展向涡相互耦合,具有较好的对称性;拖曳涡对在垂直面处回流区内与该区展向涡相互混掺,但无耦合作用且不具有对称性;垂直面处回流区内上、下侧剪切层卷起的展向涡以类似卡门涡街形式交替产生并脱落;高雷诺数时,整个尾迹区流动的特征频率趋于一致.

    2019年01期 v.47 113-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 4283K]
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  • 高速列车头型近场与远场噪声预测

    高阳;李启良;陈羽;王毅刚;钱堃;

    建立了某头型的1∶8缩比三车编组气动噪声仿真模型,采用大涡模拟获得车身湍流脉动压力,基于FW-H方程和声扰动方程分别获得远场噪声和近场噪声,从而建立一整套头型气动噪声预测方法.远场测点总声压级的仿真结果与风洞试验结果相差小于2.0dB(A),频谱变化趋势相同,量级相差较小,表明基于FW-H方程得到远场噪声的可行性.基于声扰动方程能够获得头型关键部位的总声压级,通过对比量级发现,转向架部位总声压级量级远大于其他部位,这与传声器阵列识别结果相吻合,从而验证了声扰动方程获得近场噪声结果.对比头型各部位湍流脉动总压力级和总声压级发现,转向架和排障器量级大于车窗、鼻锥和车体;与湍流脉动总压力级相比,总声压级分布更为均匀,量级更小.

    2019年01期 v.47 124-129页 [查看摘要][在线阅读][下载 916K]
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经济与管理科学

  • 用于供应商风险评价的FMEA改进

    尤建新;刘威;杨迷影;

    提出一种基于犹豫模糊集和灰色关联理论的改进失效模式与后果分析(FMEA)方法用于供应商风险评价.首先对供应商潜在风险进行识别并由专家小组根据偏好使用语义术语对各种风险做出评价,然后采用犹豫模糊集和语义计算的方法处理评价信息,运用粗糙集思想将处理后的信息转化为区间数形式,最后综合考虑各变量的相对重要程度并结合灰色关联理论决定风险排序.以某制造企业的供应商风险评价问题为例,表明所提方法有助于企业识别出合作供应商的主要风险,可以为企业制定风险管控策略提供支持.

    2019年01期 v.47 130-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 171K]
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  • 飞机移动生产线物料配送与空箱回收集成建模

    陆志强;曾浚;

    为了解决飞机移动生产线中作业物料的供给问题,构建了飞机移动生产线物料配送与空箱回收集成决策的模型并设计了求解算法.在物料组批和小车调度的基础上,引入了空箱的回收决策,建立了以小车出行次数最小化为目标的数学模型并设计了一种以遗传算法为框架的启发式算法.在遗传算法较优的全局搜索能力下,综合考虑小车的运载能力与线边空间的存储能力,设计了启发式算法对物料与空箱的组批方式以及小车出行时刻三类变量联合进行决策,并结合了局部搜索算法进行再优化.对提出的算法进行了数值实验,实验结果证明了模型与算法的有效性.

    2019年01期 v.47 136-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 332K]
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  • 简单直线和U型装配线平衡中的改进阶位法

    焦玉玲;邢小翠;朱春凤;徐良成;邹连慧;

    针对简单直线和U型装配线平衡问题,提出了改进阶位法.依据产品加工的作业元素时间和优先关系,综合考虑作业元素的时间阶位值和位置阶位值,求得综合阶位值.运用改进阶位法对装配线平衡问题求解,得到简单直线、单U型和双U型装配线的生产线平衡结果.结合算例1,对简单直线和U型装配线平衡效果与分枝定界法的结果进行了比较,改进阶位法的结果优于分枝定界法;结合实验算例2,验证了改进阶位法平衡效果好于时间阶位法,因此,改进阶位法是求解装配线平衡问题的有效方法.

    2019年01期 v.47 143-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 281K]
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  • 考虑材料投入的建筑业碳生产率及其敛散性

    张普伟;贾广社;吴陆锋;徐启雄;

    以2005—2016年中国30个省的建筑业数据为依据,识别出主要的二氧化碳(CO2)排放源,将其作为投入指标重新构建了评价中国建筑业全要素碳生产率(CI-TFCP)的指标体系.然后采用数据包络分析和基于生产前沿的收敛检验方法研究了2005—2016年各省的CI-TFCP指数及其收敛性.得到以下结论:中国及其东、中、西部地区的CI-TFCP均逐年升高,东、中、西地区的年均升高率由高到低;材料和能源消耗强度、科技、教育和能源结构等均可能影响CI-TFCP指数;中国及其东、中、西部各省与最佳生产前沿省份的平均差距,最佳生产前沿与最差生产前沿省份的差距均逐年扩大.基于以上结论,提出了降低材料消耗强度、引导研发投入和促进技术扩散等提高中国CI-TFCP的建议.

    2019年01期 v.47 149-158页 [查看摘要][在线阅读][下载 491K]
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  • 《同济大学学报(自然科学版)》征稿启事

    <正>《同济大学学报(自然科学版)》是由同济大学主办的自然科学综合性学术期刊,主要刊登国内外土木建筑工程、交通运输工程、环境科学、材料科学、新能源技术等学科的高水平首发研究成果。本刊为中国自然科学核心期刊和中国科技论文统计用刊源之一,并被EI等40多个国内外权威检索系统收录。本刊目前采用网络投稿与审稿,不接收纸质稿件和E-mail投稿。网络投稿请直接登录《同济大学学报(自然科学版)》编辑部网站注册投稿(http://tjxb.cnjournals.cn),或登

    2019年01期 v.47 159页 [查看摘要][在线阅读][下载 373K]
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